【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超薄肉樹脂成形品を成形するための薄肉成形用金型と、それを用いた超薄肉樹脂成形品の薄肉成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在市場で販売されている超薄肉部分を含む樹脂成形品の一例として、記録媒体である「ＳＤカード」（商品名）、通信機能を具備した「ブルートゥース」（商品名）や携帯電話用の電池パックケースが挙げられる。
【０００３】
図５（ａ）は、「ＳＤカード」４１の平面図であり、図５（ｂ）は、そのａ−ａ断面図である。「ＳＤカード」４１は外形２５ｍｍ×３０ｍｍで、図５（ｂ）に示したように、外周のリブ部分４２の肉厚が１．０ｍｍ、薄肉部分の肉厚が０．２５ｍｍである。
【０００４】
図６は、携帯電話用の電池パックケースの斜視図で、電池パックケース４３の外形は、３０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍである。また、外周のリブ部分４４の肉厚は０．６ｍｍで、上面の薄肉部分の肉厚は０．３ｍｍである。
【０００５】
従来、これらのような超薄肉部分を含む成形品の成形においては、樹脂充填工程の際に溶融樹脂が金型内の製品全体に行きわたるように、（１）超高速度で樹脂を充填したり、（２）樹脂を流れやすくするために（樹脂の溶融粘度を低下させるために）、樹脂温度を成形時における樹脂メーカの推奨温度の上限を超えて成形している。また、（１）と（２）を組み合わせて行っている場合もある。
【０００６】
このため、通常、射出成形メーカでは、樹脂を超高速で金型内に充填できるように、射出速度１，０００ｍｍ／ｓや２，０００ｍｍ／ｓの超高速成形機を常備して対処している。
【０００７】
次に、これらの高速成形機で用いられている金型について、図７に示した構造図により、射出成形金型で代表的なサイドゲート方式の２プレート金型を例に説明する。なお、図７において、金型は左右対称に形成されているが、図面上は、煩雑な表現を避けるために左右に機能を分散して示している。従って、金型の左右部分はそれぞれが、図７で表現されている左右部分を併せて具えている。
【０００８】
金型５１は、固定型５２と可動型５３とで構成され、パーティングラインＰＬで接離する。可動型５３のパーティングラインＰＬの面にはセンターラインＣＬを対称に凹部５４が形成され、この凹部５４に成形物に対応して製品部５５ａを形成した２個の入れ子Ａ５５が嵌入されており、凹部５４の底部には成形物を背面から突いて排出するためのイジェクタピン５６が出没する孔５７が設けられている。また、入れ子Ａ５５には調温体５８（調温用ヒータと冷却管）が内蔵して設けられている。一方、固定型５２には可動型５３の入れ子Ａ５５の位置に対応して２個の入れ子Ｂ５９が設けられており、この入れ子Ｂ５９には、入れ子Ａ５５と同様に調温体５８が内蔵して設けられている。また、センターラインＣＬに沿って一端が製品部に連通したランナ６１が設けられており、ランナ６１の他端はスプル６２の一端に連通している。なお、スプル６２の他端は射出成形機（不図示）のノズルに連通している。
【０００９】
また、入れ子Ａ５５の製品部５５ａのランナ６１に接続している部位と反対側の部位、すなわち、樹脂の最終充填位置にはパーティングラインＰＬに沿ってガスベント６３が形成されている。ガスベント６３は、金型５１の内部に樹脂を超高速で充填をおこなう際に、金型５１の内部の樹脂と置換する空間部分の空気を素早く瞬時に排出する目的のために設けられているもので、金型５１の内部の樹脂の最終充填位置に形成されている。ガスベント空気等の気体は通過するが樹脂自体は通過できずに、樹脂が金型の内部から外部に流れ出ない間隙に設定されている。
【００１０】
これらの構成により、射出成形機で溶融された樹脂は、射出成形機のノズルから金型５１のスプル６２に供給され、ランナ６１、ゲートを流動して入れ子Ａ５５の製品部５５ａに流される。このとき金型５１の内部に存在していた空気は溶融樹脂に追われ、製品部５５ａの末端に具備されたガスベント６３から金型５１の外に排出される。続いて金型５１の内部にある溶融樹脂は樹脂の固化温度まで冷却されて固まる。このとき金型５１の温度を固化温度以下で安定させるために調温体５８の温調用ヒータや水または油などを循環させる冷却管（不図示）が具備されている。その後、金型５１が開機、成形品がエジェクタピン５６によって金型５１から押し出され、金型５１の外に取り出され製品となる。
【００１１】
なお、ガスベントについては、特開２０００−６１９９０号公報には、ガスベントの末端を真空引きが可能な装置と接続した成形方法が開示されている。
【００１２】
また、特開平５−３１５６３号公報には、樹脂充填時においては、超薄肉部分の肉厚は製品完成時の肉厚に比較して厚く設定し、樹脂を金型内に充填させ、次に、樹脂充填が完了した時点もしくは充填完了の直前で、超薄肉部分を形成する金型入れ子を油圧機構や成形機の押し出し機構などによって可動させて超薄肉成形品を得る射出圧縮成形法が開示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、以下に列挙するような問題点が存在する。
【００１４】
（１）樹脂を超高速度で充填する場合、超高速射出が可能な成形機が必要である。現在このような成形機は数種類しかなく、市場では非常に特殊なものであり、高価である。
【００１５】
超高速で金型に樹脂を充填した場合、金型の壁面と樹脂とのせん断速度が大きくなり、特にゲート部分ではせん断発熱による樹脂温度の上昇による樹脂物性の低下が懸念される。また、せん断速度が大きくなる結果、成形品の残留応力値が大きくなり、成形品のそりや変形につながる恐れがある。
【００１６】
（２）樹脂温度において樹脂メーカ推奨温度上限を超えて成形する場合、高温によって樹脂の分解（分子中の結合が切れる）が始まり、その結果分子量の低下すなわち機械的特性などの樹脂物性の劣化が生じる。これは製品における品質の低下をもたらすものである。また、超薄肉成形品は樹脂使用量が少ない場合が多く、成形時において射出成形機の射出シリンダ内に溶融樹脂が滞留しやすく、樹脂温度を高温に設定したこととあわせて樹脂物性の劣化が著しくなる。
【００１７】
（３）金型にガスベントを形成すること自体は、超薄肉成形金型に樹脂を充填することにおいては、理にかなっており必要なことである。しかし、ガスベントはその設置すべき位置の把握が難しく、また、ガスベントの間隙の設定においてもばりの発生との関係から一様にはいかず、試行錯誤を繰り返してノウハウを蓄積する必要がある。さらに、ガスベントには樹脂圧力が直接かかるため、ガスベントの間隙に樹脂が進入するのを完全に防止するのは困難である。その結果、ガスベントの間隙に樹脂が進入すると、ばりが発生し成形品の外観不良が発生する。また、ばりの発生に伴い徐々に間隙部分が大きなって、ばりが増大していく。その結果、金型自体も損傷してしまう恐れがある。
【００１８】
（４）射出圧縮成形法の場合には、成形品における超薄肉部分の割合が少ない製品に効果が認められるが、「ＳＤカード」や携帯電話用の電池パックケースのように超薄肉部分の割合が多い製品においては、全体を均一に加圧することが困難になる。また、成形品自体も全体的に薄肉であるため溶融樹脂を高速で充填する必要があり、その結果、樹脂充填と圧縮機構動作とのタイミングを取ることが非常に困難になる。
【００１９】
（５）図７に示したような従来の金型では温度設定が４０℃〜６０℃であるため、充填過程において溶融樹脂がＮｏ−Ｆｌｏｗ温度（後述する）以下に急速に冷却され、超薄肉製品部分を完全に流れ切ることはできないために、未充填（ショートショット不良）が発生する。超薄肉成形品の場合、一番困難な点は、非常に肉厚の薄い製品部分を未充填にすることなく均一に充填することであるが、この課題を十分に解決することが出来ない。
【００２０】
本発明は上述の事情にもとづいてなされたもので、金型への溶融樹脂の充填が極めて困難な超薄肉成形品の成形の際に、樹脂充填を容易にすると共に、樹脂の物性を低下させることなく、また、ばりの発生などの不具合を発生させることのない薄肉成形用金型と薄肉成形方法を提供することを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１による発明の手段によれば、射出成形機に接続された固定型と、この固定型に対向し接離自在に設けられた可動型とを具えた樹脂成形用の薄肉成形用金型であって、
前記固定型と前記可動型の対向面の成形部にはそれぞれポーラスな部材による入れ子が嵌入され、かつ、前記ポーラスな部材には気体を供給する手段が接続されていることを特徴とする薄肉成形用金型である。
【００２２】
また請求項２による発明の手段によれば、前記前記ポーラスな部材は、このポーラスな部材の面に沿って設けられた気体供給空間を介して気体を供給する手段と接続されていることを特徴とする薄肉成形用金型である。
【００２３】
また請求項３による発明の手段によれば、前記固定型のスプルおよびランナはポーラスな部材による入れ子が嵌入され、かつ、前記ポーラスな部材には気体を供給する手段が接続されていることを特徴とする薄肉成形用金型である。
【００２４】
また請求項４による発明の手段によれば、前記気体を供給する手段からは、前記ポーラスな部材による入れ子に低温気体を供給することを特徴とする薄肉成形用金型である。
【００２５】
また請求項５による発明の手段によれば、前記気体を供給する手段からは、前記ポーラスな部材による入れ子に温度の異なる気体を選択的に供給することを特徴とする薄肉成形用金型である。
【００２６】
また請求項６による発明の手段によれば、前記成形部は、樹脂の流入する終端部に前記成形部内の気体を該成形部から外部に放出するための間隙が形成されていることを特徴とする薄肉成形用金型である。
【００２７】
また請求項７による発明の手段によれば、射出成形機に接続された固定型と、この固定型に対向し接離自在に設けられた可動型で、かつ、前記固定型と前記可動型の対向面の成形部はそれぞれポーラスな部材による入れ子で形成された樹脂成形用の薄肉成形用金型を用いた薄肉成形方法であって、
前記成形部内に樹脂を充填させる樹脂充填工程と、この樹脂充填工程の後に前記ポーラスな部材による入れ子を介して冷却気体を噴出させて前記成形部内の樹脂を冷却する冷却工程とを有することを特徴とする薄肉成形方法である。
【００２８】
また請求項８による発明の手段によれば、前記成形部内に樹脂を充填させる樹脂充填工程では、前記固定型と前記可動型との温度を前記樹脂のＮｏ−Ｆｌｏｗ温度以上に設定していることを特徴とする薄肉成形方法である。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明の射出成形金型である薄肉成形金型の構成図である。なお、図１において、金型は左右対称に形成されているが、図面上は、煩雑な表現を避けるために左右に機能を分散して示している。従って、金型の左右部分はそれぞれが、図１で表現されている左右部分を併せて具えている。
【００３１】
金型１は、固定型２と可動型３とで構成され、固定型２は射出成形機４に接続されており、可動型３はガイドピン（不図示）により案内されて駆動装置（不図示）により駆動される。それにより、固定型２と可動型３とははパーティングラインＰＬで接離する。
【００３２】
可動型３のパーティングラインＰＬの面にはセンターラインＣＬを対称に凹部５が形成され、この凹部５には成形物（不図示）に対応した成形部である製品部６ａが形成された２個の入れ子Ａ６が嵌入されている。また、凹部５の底部には成形物を背面から突いて排出するためのイジェクタピン７が出没する孔８が設けられ、この孔８は２個の入れ子Ａ６に設けらた孔８ａと連通している。また、可動型３の入れ子Ａ６を挟んだ位置には、調温体９（調温用ヒータと冷却管）が内蔵されて設けられている。
【００３３】
一方、固定型２には可動型３の入れ子Ａ６の位置に対応して凹部１０が形成され、この凹部１０には２個の入れ子Ｂ１２が設けられている。また、固定型２の入れ子Ｂ１２を挟んだ位置には、可動型３と同様に調温体９が内蔵されて設けられている。また、センターラインＣＬに沿って一端が製品部６ａに連通したランナ１３が設けられており、ランナ１３の他端はスプル１４の一端に連通している。なお、スプル１４の他端は射出成形機４のノズル１５に連通している。
【００３４】
また、製品部６ａのランナ１３に接続している部位と反対側の部位、すなわち、は樹脂の最終充填位置にはパーティングラインＰＬに沿ってガスベント１６が形成されている。ガスベント１６は、金型１の内部に樹脂を超高速で充填をおこなう際に、金型１の内部の樹脂と置換する空間部分の空気を、素早く瞬時に排出する目的のために設けられているもので、金型１の内部の樹脂の最終充填位置に形成されている。
【００３５】
ガスベント１６は成形部品の形状によっては、金型１に１０〜２０μｍの間隙を１ヵ所、または、図２に示すように割りコマにして複数設け、その間隔の設定により、間隔より気体は通過するが樹脂自体は通過できずに金型１の内部から流れ出ないように制御している。なお、可動型３のセンターラインＣＬ部の周辺にもガスベント２０が形成されているが、このガスベント２０は後述する通気性型材で形成されている。
【００３６】
また、この金型１に於ける大きな特徴として、入れ子Ａ６、入れ子Ｂ１２、スプル１４およびランナ１３がポーラスナ部材である通気性型材で形成されている。この通気性型材で形成されている入れ子Ａ６および入れ子Ｂ１２には、それぞれ、パーティングラインＰＬの反対側の面に冷却気体供給空間１７が形成されており、この冷却気体供給空間１７は溶融樹脂の冷却用の気体を供給する手段として設けた冷却気体用配管１８に接続されている。また、スプル１４およびランナ１３にも冷却気体用配管１８が接続されている。それにより、溶融樹脂の冷却用の気体を、冷却気体供給空間１７を介して製品面に全面にわたり均一にしかも効率的に供給することが可能である。と共に、金型１を迅速に冷却することができる。
【００３７】
通気性型材の一例は、「ポーセラックス」（商品名、新東工業製）である。「ポーセラックス」は通気性を有するセラミック製の型素材で、平均空孔の直径がφ７μｍ、空孔率２５％の非常に微細で、かつ、連結した空孔が素材全体に均一に分布したポーラスな構造に形成されている。
【００３８】
図３は、「ポーセラックス」の厚さと通気量との関係を示すグラフである。すなわち、平均空孔の直径がφ７μｍで、厚さ３０ｍｍのサンプルで、０．５ＭＰａの圧力で気体（この場合は窒素）を供給した場合、約２００ｃｃ／ｓｅｃ・ｃｍ２の気体を噴出させることが可能である。この値は、前述の「ＳＤカード」、通信機能を具備した「ブルートゥース」や携帯電話用の電池パックケース等の超薄型製品の射出成形の際に用いるのに充分な気体の噴出量である。
【００３９】
供給する空冷用気体としては可燃性のガスでなければ、空気、窒素ガス、炭酸ガスなどのすべてのガスが使用可能である。また、冷却効率を高めるためには、例えば、窒素ガスにおいては、液体窒素を気化させた直後の気体温度が低いものを用いることが効果的である。
【００４０】
なお、金型１の温度の設定には、図１で示したような調温体９の電気ヒータなどにより調整している。
【００４１】
次に、上述の金型１を用いて超薄肉成形品を成形する薄肉成形方法について説明する。
【００４２】
射出成形機４としては、射出速度１５０ｍｍ／ｓ程度の通常の射出成形で使用されている射出成形機４を用いる。成形する樹脂の溶融温度は、樹脂メーカ推奨温度の範囲内で使用する。
【００４３】
金型１の温度は成形する樹脂のＮｏ−Ｆｌｏｗ温度より高めに設定する。なお、Ｎｏ−Ｆｌｏｗ温度とは、ある温度の樹脂に５ＭＰａの圧力を加えたときに樹脂の流動が生じない最も高い温度と定義される。逆に言うと、Ｎｏ−Ｆｌｏｗ温度より高温では、樹脂は５ＭＰａ以上の圧力を加えると流動することになる。
【００４４】
以上のように設定した条件で、次のように成形をおこなう。
【００４５】
例えば、樹脂としてＡＢＳ樹脂を用いた場合、樹脂温度は２３０℃、金型１の温度は１８０℃に設定する。ここでＡＢＳ樹脂のＮｏ−Ｆｌｏｗ温度は１８０℃である。そして、通常の成形機の射出速度範囲である１００ｍｍ／ｓ程度で樹脂を金型１内に充填する。
【００４６】
なお、比較の意味で、従来の場合について説明すると、図７に示したような従来の金型５１を用いた成形では、温度設定が４０〜６０℃であるため、充填過程において溶融樹脂がＮｏ−Ｆｌｏｗ温度以下に急速に冷却され超薄肉製品部分を完全に流れ切ることはできない。その結果、未充填（ショーとショット不良）が発生する。
【００４７】
それに対して、上述の図１に示した金型１を用いた成形では、金型１の内部での溶融樹脂の温度低下は緩やかで、流動可能な状態である。その結果、通常の射出成形機４の射出速度範囲で、しかも低い充填圧力で超薄肉製品部分に樹脂を完全に流すことが可能になる。
【００４８】
次に、充填した樹脂を冷却する。充填が完了した時点で、図１に示した冷却気体用配管１８を経由して、溶融樹脂冷却用の冷却気体を通気性型材を用いた入れ子Ａ６と入れ子Ｂ１２とから、成形品の表面に噴出させて冷却を開始する。噴出させる単位時間当たりの噴出量の調整については、冷却気体用配管１８の金型１と冷却気体供給源（図示せず）の間に圧力と流量を調整可能なレギュレータ（不図示）を設置することによっておこなっている。金型１の内部に供給された冷却気体は、図１に示したガスベント１６やエジェクタピン７と穴８との間隙および通気性型材を用いたガスベント部２０から金型１の外部に排出される。
【００４９】
その結果、溶融樹脂は固化温度まで冷却され、金型１から通常成形の場合と同様の操作で取り出されて製品となる。
【００５０】
なお、上述の場合は、成形樹脂としてＡＢＳ樹脂の場合について説明したが、その他にも、ＰＣ／ＡＢＳ（ポリカーボネートＡＢＳ）樹脂等を適宜用いることができる。
【００５１】
次に、上述の実施の形態の変形例について説明する。
【００５２】
上述の実施の形態では、通気性型材で形成されている入れ子Ａ６および入れ子Ｂ１２に、それぞれ、パーティングラインＰＬの反対側の面に冷却気体供給空間１７が形成されており、この冷却気体供給空間１７は溶融樹脂の冷却用の気体を供給するための冷却気体用配管１８に接続されている。それにより、溶融樹脂の冷却用気体を、冷却気体供給空間１７を介して製品面に全面にわたり均一にしかも効率的に供給して冷却のみをおこなっていたが、図４に示すように、気体用配管２１にそれぞれにバルブ２２、２３が設けられている分岐管１８ａを用いている。分岐管１８ａの二又に分かれた一方を冷却気体供給用とし、他方を加熱気体供給用としている。金型１を冷却又は加熱するタイミングに合わせてバルブ２２、２３を操作することにより、冷却気体や、ホットエアを分岐管１８ａを介して金型１に供給し、金型１の温度制御を迅速におこなうことができる。それにより、射出成形のスループットを向上させることができる。
【００５３】
以上に説明したように、本実施の形態によれば、超薄肉成形品の成形の際に、金型１の樹脂流動部分の入れ子にポーラスな通気性型材を用い、その入れ子に空冷用の気体を供給できるようにした金型を用い、また、成形時において金型の温度をＮｏ−Ｆｌｏｗ温度より高く設定することによって、従来の成形法では超高速射出成形機を用いても極めて困難であった超薄肉成形品を通常成形の射出速度および低い充填圧力で未充填（ショートショット不良）になること無く、樹脂充填を容易にし完全充填することができ、また、金型内に通常の射出速度で樹脂を充填するため、金型の内部の空気の断熱圧縮による、成形品表面の焼けの発生を防止することができる。
【００５４】
また、金型の内部に低い充填圧力で樹脂を充填するため、ガスベント部分にばりが発生するなどの不具合を防止でき、ばりによる金型へのダメージを与えることなく超薄肉成形品を高品質で製造することができる。
【００５５】
さらに、従来の成形方法では樹脂の流動性を向上させるために、樹脂温度を樹脂メーカの推奨温度の上限を超えて設定する場合が多く、樹脂物性の低下をきたしていた。それに対して、本実施の形態では、樹脂温度は樹脂メーカの推奨温度の範囲内で成形可能であり、樹脂の分解による物性の低下も発生しなくなる。
【００５６】
さらに、成形品の残留応力を従来の成形方法よりも低くすることが可能であるので、成形品の反り、変形を最小限に抑えることができ、それらによって、成形品の品質向上と、金型寿命の向上に寄与することができる。
【００５７】
【発明の効果】
本発明によれば、超薄肉成形品を通常の射出成形機を用いても、高品質で高い生産性で製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄肉成形金型の構成図。
【図２】ガスベントの一例を示す説明図。
【図３】通気性型材の厚さと通気量との関係を示すグラフ。
【図４】気体用配管の変形例の説明図。
【図５】（ａ）は、「ＳＤカード」の平面図、（ｂ）は、そのｂ−ｂ断面図。
【図６】携帯電話用の電池パックケースの斜視図。
【図７】従来の薄肉成形金型の構成図。
【符号の説明】
１…金型、２…固定型、３…可動型、６…入れ子Ａ、９…調温体、１２…入れ子Ｂ、１６、２０…ガスベント、１７…冷却気体供給空間、１８、２１…冷却気体用配管[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin-wall molding die for molding an ultra-thin resin molded product, and a thin-wall molding method for an ultra-thin resin molded product using the same.
[0002]
[Prior art]
Examples of resin molded products including ultra-thin parts currently sold in the market include “SD card” (trade name) as a recording medium, “Bluetooth” (trade name) equipped with a communication function, and mobile phones. A battery pack case;
[0003]
FIG. 5A is a plan view of the “SD card” 41, and FIG. 5B is a sectional view taken along a line aa. The “SD card” 41 has an outer shape of 25 mm × 30 mm, and as shown in FIG. 5B, the thickness of the outer peripheral rib portion 42 is 1.0 mm, and the thickness of the thin portion is 0.25 mm.
[0004]
FIG. 6 is a perspective view of a battery pack case for a mobile phone. The outer shape of the battery pack case 43 is 30 mm × 50 mm × 5 mm. The thickness of the rib portion 44 on the outer periphery is 0.6 mm, and the thickness of the thin portion on the upper surface is 0.3 mm.
[0005]
Conventionally, in molding a molded article including such an ultra-thin portion, the resin is filled at an ultra-high speed so that the molten resin spreads over the entire product in the mold during the resin filling step. (2) In order to facilitate the flow of the resin (to reduce the melt viscosity of the resin), the resin temperature is molded so as to exceed the upper limit of the temperature recommended by the resin manufacturer at the time of molding. In some cases, (1) and (2) are combined.
[0006]
For this reason, an injection molding maker usually prepares an ultra-high-speed molding machine with an injection speed of 1,000 mm / s or 2,000 mm / s so that a resin can be filled into a mold at an ultra-high speed. .
[0007]
Next, a mold used in these high-speed molding machines will be described with reference to a structural diagram shown in FIG. 7, taking a typical example of an injection molding mold as a side plate type two-plate mold. In FIG. 7, the mold is formed symmetrically in the left and right, but in the drawing, the functions are shown dispersedly on the left and right in order to avoid complicated expressions. Therefore, each of the left and right portions of the mold has the left and right portions shown in FIG. 7 together.
[0008]
The mold 51 includes a fixed mold 52 and a movable mold 53, and is separated from and separated by a parting line PL. A concave portion 54 is formed symmetrically with respect to the center line CL on the surface of the parting line PL of the movable mold 53, and two nests A55 each having a product portion 55a corresponding to a molded product are fitted into the concave portion 54. At the bottom of the concave portion 54, a hole 57 is provided in which an ejector pin 56 for projecting and ejecting the molded product from the back surface protrudes and retracts. The nest A55 is provided with a built-in temperature control body 58 (temperature control heater and cooling pipe). On the other hand, the fixed mold 52 is provided with two nests B59 corresponding to the position of the nest A55 of the movable mold 53, and the nest B59 has a built-in temperature control element 58 similarly to the nest A55. Have been. Further, a runner 61 having one end communicating with the product part is provided along the center line CL, and the other end of the runner 61 communicates with one end of the sprue 62. The other end of the sprue 62 communicates with a nozzle of an injection molding machine (not shown).
[0009]
Further, a gas vent 63 is formed along the parting line PL at a portion of the nesting A55 opposite to the portion connected to the runner 61 of the product portion 55a, that is, at the final filling position of the resin. The gas vent 63 is provided for the purpose of quickly and instantaneously discharging air in a space portion to be replaced with the resin inside the mold 51 when filling the inside of the mold 51 with resin at an ultra high speed. Thus, it is formed at the final filling position of the resin inside the mold 51. The gap is set so that gas such as gas vent air can pass therethrough but cannot pass through the resin itself, and the resin does not flow from the inside of the mold to the outside.
[0010]
With these configurations, the resin melted by the injection molding machine is supplied from the nozzle of the injection molding machine to the sprue 62 of the mold 51, flows through the runner 61 and the gate, and flows to the product portion 55a of the insert A55. At this time, the air existing inside the mold 51 is chased by the molten resin, and is discharged out of the mold 51 from the gas vent 63 provided at the end of the product part 55a. Subsequently, the molten resin in the mold 51 is cooled to the solidification temperature of the resin and solidified. At this time, in order to stabilize the temperature of the mold 51 below the solidification temperature, a heater for controlling the temperature of the temperature control body 58 and a cooling pipe (not shown) for circulating water or oil are provided. Thereafter, the mold 51 is opened, and the molded product is extruded from the mold 51 by the ejector pins 56 and is taken out of the mold 51 to be a product.
[0011]
As for the gas vent, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-61990 discloses a molding method in which the end of the gas vent is connected to a device capable of evacuating.
[0012]
In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-31563 discloses that when filling a resin, the thickness of an ultra-thin portion is set to be thicker than the thickness when a product is completed, and the resin is filled in a mold. Injection compression molding, in which the mold insert forming the ultra-thin part is moved by a hydraulic mechanism or an extrusion mechanism of a molding machine at the time when the resin filling is completed or immediately before the filling is completed, to obtain an ultra-thin molded product Is disclosed.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional technology has the following problems.
[0014]
(1) When filling a resin at an ultra-high speed, a molding machine capable of ultra-high-speed injection is required. Currently there are only a few such molding machines, which are very special and expensive in the market.
[0015]
When the mold is filled with the resin at an ultra-high speed, the shear rate between the mold wall surface and the resin increases, and particularly at the gate portion, there is a concern that the resin properties may decrease due to an increase in the resin temperature due to shear heat generation. In addition, as a result of the increase in the shear rate, the residual stress value of the molded product increases, which may lead to warpage or deformation of the molded product.
[0016]
(2) When molding at a resin temperature exceeding the resin manufacturer's recommended temperature upper limit, decomposition of the resin (breaking of bonds in molecules) starts due to high temperature, and as a result, a decrease in molecular weight, that is, deterioration of resin physical properties such as mechanical properties is caused. Occurs. This results in reduced quality in the product. In addition, ultra-thin molded products often use a small amount of resin, and the molten resin tends to stay in the injection cylinder of the injection molding machine during molding. Becomes significant.
[0017]
(3) Forming the gas vent in the mold itself is reasonable and necessary in filling the ultra-thin molding mold with resin. However, it is difficult to determine the position of the gas vent where it should be installed, and it is necessary to accumulate know-how by repeating trial and error in setting the gap of the gas vent due to the unevenness due to the generation of burrs. Further, since the resin pressure is directly applied to the gas vent, it is difficult to completely prevent the resin from entering the gap of the gas vent. As a result, when the resin enters the gap between the gas vents, burrs are generated and the appearance of the molded product is poor. Also, the burrs gradually increase in size with the generation of burrs, and the burrs increase. As a result, the mold itself may be damaged.
[0018]
(4) In the case of the injection compression molding method, an effect is recognized for a product having a small proportion of an ultra-thin portion in a molded product. , It is difficult to uniformly pressurize the entire product. In addition, since the molded product itself is thin as a whole, it is necessary to fill the molten resin at a high speed. As a result, it is very difficult to take timing between the filling of the resin and the operation of the compression mechanism.
[0019]
(5) In the conventional mold as shown in FIG. 7, since the temperature is set at 40 ° C. to 60 ° C., the molten resin is rapidly cooled to a No-Flow temperature (to be described later) or less during the filling process, and becomes extremely thin. Since the meat product portion cannot be completely drained, unfilled (short shot failure) occurs. In the case of ultra-thin molded products, the most difficult point is to fill evenly thin product parts uniformly without leaving them unfilled, but this problem cannot be solved sufficiently. .
[0020]
The present invention has been made based on the above-described circumstances, and when molding an ultra-thin molded product in which it is extremely difficult to fill a molten resin into a mold, the resin filling is facilitated and the physical properties of the resin are reduced. It is an object of the present invention to provide a thin-wall molding die and a thin-wall molding method that do not cause a problem such as generation of burrs or the like.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a thin-wall molding die for resin molding, comprising a fixed die connected to an injection molding machine, and a movable die opposed to and fixed to the fixed die. And
A nest made of a porous member is fitted into each of the molding portions of the opposed surfaces of the fixed mold and the movable mold, and a means for supplying gas is connected to the porous member. Mold.
[0022]
According to a second aspect of the present invention, the porous member is connected to a gas supply unit via a gas supply space provided along a surface of the porous member. It is a thin mold for molding.
[0023]
According to a third aspect of the present invention, the fixed sprue and the runner are fitted with a nest made of a porous member, and a means for supplying gas is connected to the porous member. It is a thin mold for molding.
[0024]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a thin-wall molding die, wherein a low-temperature gas is supplied to the nest made of the porous member from the gas supplying means.
[0025]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the thin-wall molding die, wherein the gas supplying means selectively supplies gases having different temperatures to the nest formed by the porous member. .
[0026]
Further, according to the means of the invention according to claim 6, the molding portion is characterized in that a gap for discharging the gas in the molding portion to the outside from the molding portion is formed at the terminal portion where the resin flows. This is a thin-wall molding die.
[0027]
According to the means of the invention according to claim 7, a fixed mold connected to an injection molding machine, a movable mold opposed to the fixed mold and provided to be able to freely contact and separate, and the fixed mold and the movable mold are provided. The molding part of the opposing surface is a thin-wall molding method using a thin-wall molding die for resin molding formed by nesting with a porous member,
A resin filling step of filling the resin in the molding section, and a cooling step of cooling the resin in the molding section by jetting a cooling gas through a nest of the porous member after the resin filling step. This is a thin-wall molding method.
[0028]
According to the invention of claim 8, in the resin filling step of filling the resin in the molding section, the temperature of the fixed mold and the movable mold is set to be equal to or higher than the No-Flow temperature of the resin. This is a thin-wall molding method characterized by the following.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
FIG. 1 is a configuration diagram of a thin-wall molding die that is an injection molding die of the present invention. Although the mold is formed symmetrically in FIG. 1, the functions are shown dispersedly on the left and right sides in order to avoid complicated expressions. Therefore, each of the left and right portions of the mold has the left and right portions shown in FIG. 1 together.
[0031]
The mold 1 includes a fixed mold 2 and a movable mold 3. The fixed mold 2 is connected to an injection molding machine 4. The movable mold 3 is guided by a guide pin (not shown) and is driven by a driving device (not shown). ). Thereby, the fixed mold 2 and the movable mold 3 come and go at the parting line PL.
[0032]
On the surface of the parting line PL of the movable mold 3, a concave portion 5 is formed symmetrically with respect to the center line CL, and a product portion 6a which is a molded portion corresponding to a molded product (not shown) is formed in the concave portion 2. The nests A6 are fitted. In addition, a hole 8 is provided at the bottom of the concave portion 5 so that an ejector pin 7 for projecting and ejecting the molded product from the back surface is formed. The hole 8 communicates with a hole 8a provided in the two inserts A6. I have. Further, at a position sandwiching the nest A6 of the movable mold 3, a temperature control body 9 (a temperature control heater and a cooling pipe) is built therein and provided.
[0033]
On the other hand, a recess 10 is formed in the fixed mold 2 corresponding to the position of the insert A6 of the movable mold 3, and the insert 10 has two inserts B12. Further, at the position where the nest B12 of the fixed mold 2 is sandwiched, a temperature control body 9 is provided so as to be built therein similarly to the movable mold 3. Further, a runner 13 having one end communicating with the product part 6 a is provided along the center line CL, and the other end of the runner 13 communicates with one end of the sprue 14. The other end of the sprue 14 communicates with the nozzle 15 of the injection molding machine 4.
[0034]
Further, a gas vent 16 is formed along a parting line PL at a portion of the product portion 6a opposite to the portion connected to the runner 13, that is, at a final filling position of the resin. The gas vent 16 is provided for the purpose of quickly and instantaneously exhausting air in a space portion that replaces the resin inside the mold 1 when filling the inside of the mold 1 with the resin at a very high speed. It is formed at the final filling position of the resin inside the mold 1.
[0035]
Depending on the shape of the molded part, a plurality of gas vents 16 are provided in the mold 1 with a gap of 10 to 20 μm or a plurality of split pieces as shown in FIG. Is controlled so that the resin itself cannot pass through and flow out of the mold 1 without passing through the resin. A gas vent 20 is also formed around the center line CL of the movable mold 3, and the gas vent 20 is formed of a breathable mold material described later.
[0036]
As a major feature of the mold 1, the nest A6, the nest B12, the sprue 14, and the runner 13 are formed of a breathable mold material which is a porous member. Each of the nests A6 and B12 formed of the air-permeable mold members has a cooling gas supply space 17 formed on a surface opposite to the parting line PL, and the cooling gas supply space 17 is formed of a molten resin. It is connected to a cooling gas pipe 18 provided as a means for supplying a cooling gas. A cooling gas pipe 18 is also connected to the sprue 14 and the runner 13. Thereby, the gas for cooling the molten resin can be uniformly and efficiently supplied to the entire product surface via the cooling gas supply space 17. At the same time, the mold 1 can be quickly cooled.
[0037]
An example of the air-permeable mold material is “Porcelax” (trade name, manufactured by Shinto Kogyo). "Pocerax" is a porous ceramic mold material with an average pore diameter of 7 µm and a porosity of 25%, which is extremely fine and in which connected pores are uniformly distributed throughout the material. It is formed in a simple structure.
[0038]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of “Porcelax” and the amount of ventilation. That is, when a gas (in this case, nitrogen) is supplied at a pressure of 0.5 MPa for a sample having an average pore diameter of φ7 μm and a thickness of 30 mm, a gas of about 200 cc / sec · cm 2 can be ejected. It is possible. This value is a gas ejection amount sufficient for use in injection molding of ultra-thin products such as the aforementioned “SD card”, “Bluetooth” having a communication function, and a battery pack case for a mobile phone. .
[0039]
As the supplied air cooling gas, all gases such as air, nitrogen gas and carbon dioxide gas can be used as long as they are not flammable gas. In order to increase the cooling efficiency, for example, it is effective to use a nitrogen gas having a low gas temperature immediately after vaporizing liquid nitrogen.
[0040]
The temperature of the mold 1 is adjusted by an electric heater of the temperature control member 9 as shown in FIG.
[0041]
Next, a thin-wall molding method for molding an ultra-thin molded article using the above-described mold 1 will be described.
[0042]
As the injection molding machine 4, an injection molding machine 4 used in normal injection molding at an injection speed of about 150 mm / s is used. The melting temperature of the resin to be molded should be within the range recommended by the resin manufacturer.
[0043]
The temperature of the mold 1 is set higher than the No-Flow temperature of the resin to be molded. The No-Flow temperature is defined as the highest temperature at which a resin does not flow when a pressure of 5 MPa is applied to a resin at a certain temperature. Conversely, when the temperature is higher than the No-Flow temperature, the resin flows when a pressure of 5 MPa or more is applied.
[0044]
The molding is performed as follows under the conditions set as described above.
[0045]
For example, when an ABS resin is used as the resin, the resin temperature is set to 230 ° C., and the temperature of the mold 1 is set to 180 ° C. Here, the No-Flow temperature of the ABS resin is 180 ° C. Then, the resin is filled into the mold 1 at about 100 mm / s which is an injection speed range of a normal molding machine.
[0046]
Note that, in the case of the conventional case, for comparison, in the molding using the conventional mold 51 as shown in FIG. 7, since the temperature setting is 40 to 60 ° C., the molten resin becomes No. It is rapidly cooled below the Flow temperature and cannot flow completely through the ultra-thin product part; As a result, unfilling (show and shot defects) occurs.
[0047]
On the other hand, in the molding using the mold 1 shown in FIG. 1 described above, the temperature of the molten resin inside the mold 1 decreases slowly and is in a flowable state. As a result, it becomes possible to completely flow the resin into the ultra-thin product portion within the normal injection speed range of the injection molding machine 4 and at a low filling pressure.
[0048]
Next, the filled resin is cooled. At the time of completion of the filling, the cooling gas for cooling the molten resin is jetted from the nest A6 and the nest B12 using the air permeable material to the surface of the molded article via the cooling gas pipe 18 shown in FIG. Then start cooling. Regarding the adjustment of the ejection amount per unit time to be ejected, a regulator (not shown) capable of adjusting the pressure and the flow rate is provided between the mold 1 of the cooling gas pipe 18 and a cooling gas supply source (not shown). It is done by doing. The cooling gas supplied to the inside of the mold 1 is discharged to the outside of the mold 1 from the gas vent 16 shown in FIG. 1, the gap between the ejector pin 7 and the hole 8, and the gas vent 20 using a gas-permeable mold. .
[0049]
As a result, the molten resin is cooled down to the solidification temperature, taken out of the mold 1 by the same operation as in the case of normal molding, and becomes a product.
[0050]
In the above case, the case where the molding resin is an ABS resin has been described, but other than that, a PC / ABS (polycarbonate ABS) resin or the like can be used as appropriate.
[0051]
Next, a modified example of the above-described embodiment will be described.
[0052]
In the above-described embodiment, the cooling gas supply space 17 is formed on each of the nests A6 and B12 formed of the air-permeable mold members on the surface opposite to the parting line PL. Reference numeral 17 is connected to a cooling gas pipe 18 for supplying a gas for cooling the molten resin. Thereby, the cooling gas for the molten resin was uniformly and efficiently supplied to the entire surface of the product via the cooling gas supply space 17 and only the cooling was performed. However, as shown in FIG. A branch pipe 18a in which valves 22 and 23 are provided in a pipe 21, respectively, is used. One of the branches of the branch pipe 18a is used for supplying a cooling gas, and the other is used for supplying a heating gas. By operating the valves 22 and 23 in accordance with the timing of cooling or heating the mold 1, cooling gas or hot air is supplied to the mold 1 via the branch pipe 18a, and the temperature of the mold 1 is quickly controlled. Can do it. Thereby, the throughput of injection molding can be improved.
[0053]
As described above, according to the present embodiment, when molding an ultra-thin molded product, a porous air-permeable mold material is used for the nest of the resin flowing portion of the mold 1, and the nest is used for air cooling. By using a mold capable of supplying gas and setting the temperature of the mold higher than the No-Flow temperature during molding, it is extremely difficult to use an ultra-high-speed injection molding machine in the conventional molding method. The existing ultra-thin molded product can be easily and completely filled with resin without becoming unfilled (short shot failure) at the injection speed and low filling pressure of normal molding. Since the resin is filled at the injection speed, it is possible to prevent the occurrence of burning on the surface of the molded product due to adiabatic compression of the air inside the mold.
[0054]
In addition, since the resin is filled into the mold with a low filling pressure, problems such as burrs occurring at the gas vent can be prevented, and high quality ultra-thin molded products can be obtained without damaging the mold due to burrs. Can be manufactured.
[0055]
Furthermore, in the conventional molding method, in order to improve the fluidity of the resin, the resin temperature is often set to exceed the upper limit of the temperature recommended by the resin maker, and the physical properties of the resin are reduced. On the other hand, in the present embodiment, the resin temperature can be molded within the range of the temperature recommended by the resin maker, and the degradation of the physical properties due to the decomposition of the resin does not occur.
[0056]
Furthermore, since the residual stress of the molded product can be made lower than that of the conventional molding method, the warpage and deformation of the molded product can be minimized, thereby improving the quality of the molded product and improving the mold. It can contribute to the improvement of the life.
[0057]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it uses an ordinary injection molding machine, it can manufacture an ultra-thin molded article with high quality and high productivity.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a thin-wall molding die of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a gas vent.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the thickness of a gas-permeable mold and the gas flow rate.
FIG. 4 is an explanatory view of a modification of the gas pipe.
FIG. 5A is a plan view of an “SD card”, and FIG. 5B is a bb cross-sectional view thereof.
FIG. 6 is a perspective view of a battery pack case for a mobile phone.
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional thin-walled molding die.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Die, 2 ... Fixed type, 3 ... Movable type, 6 ... Nest A, 9 ... Temperature control body, 12 ... Nest B, 16, 20 ... Gas vent, 17 ... Cooling gas supply space, 18, 21 ... Cooling gas For piping